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白光照明LED灯温度特性的研究

    作者：宏拓新软件
    发布日期：2008-08-01         
阅读：39     
 
 
摘要
    本文分析了白光LED照明光源色坐标、显色指数、色温和发光效率与驱动电流和温度的关系。驱动电流的增加将引起蓝光波峰的长移，并随电流的增大而增大；但其对色坐标、色温和显色指数并未引起较大的变化，而发光效率发生下降。主要原因为蓝光波峰的长移导致荧光粉与激发波长的不匹配，引起荧光粉发光效率的下降。这个现象在不同的环境温度下发光也得到证实。实验结果认为LED的驱动电流为20mA，温度小于50℃时具有较好的发光效率。而显色指数要通过增加红色成分来改善。
关键词：
    白光LED、照明光源、显色、发光效率
引言
    随着半导体科学技术的发展、材料生长和器件工艺水平的不断发展和完善，各种颜色的超高亮度LED取得突破性进展， 1991年Nichia公司Nakamura等人首先以蓝宝石为衬底，研制成掺Mg的GaN同质结蓝光LED，1993年将蓝光发光亮度提高到1cd，1995年达到2cd，并于同年实现绿光LED商品化，其光强达到6cd。1995年11月， Nakamura展示了用于交通信号灯的LED， 1997年，Nichia公司研制成功连续波工作、寿命超过10000h的蓝光LED，发光效率达到50lm/W，光色已实现可见光波段的全彩色化，包括白色LED。这给白光照明提供了新的光源途径，是21世纪最有价值的新光源。 1998年，日本通商产业省投资50亿日元启动国家项目“21世纪的照明”，在世界率先开展日光色LED照明光源实用化的研究，计划从2005年起，逐步取代白炽灯和荧光灯。同时， Philips、Osram、Siemens等多家公司也全力角逐这一市场。目前，世界上生产LED的半导体公司纷纷和老牌灯泡制造商结盟，抢占这个可以说是未来最大的照明市场。美国HP公司联合了日本Nichia和德国Siemens；美国Cree公司、德国Siemens又和Osram联合；美国EMCORE公司和GE电器公司联合等。其中德国Osram和美国GE电器公司都是世界三大灯泡制造商之一。因此，目前LED照明灯对传统的照明灯发起了挑战。业内人士预计2005～2010年全球LED照明市场规模将逾10亿美元。
    白光LED与其它照明光源相比，在使用方便、安全、光色稳定性能、寿命等方面已经做得非常好了；并且白光LED光源部分代替荧光灯，减少了汞污染，节能减少了二氧化碳和其它温室气体的产生，在环保方面有其明显的优势。所以主要研究白光LED照明光源的色坐标、显色指数、色温和发光效率参数。
实验工作
    LED产生白光有两个途径：
    （1）红绿蓝三基色LED组成像素灯，通过按红绿蓝三基色发光的比例混合得到白光。它由四块芯片组成，一红一绿二蓝（或二红一绿一蓝），用6根引脚分别寻址。其中两根中心引脚公用，另外，每一芯片各一根引脚，发射的颜色根据加到每块芯片上的不同功率控制而改变。产生白光主要是控制通过红色、绿色和蓝色LED的电流而获得。其发光的相对光谱功率 分布为如图1（a）所示。
 

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